1.5.3 Потенциалдық диаграмма

Потенциалдық диаграмма – Кирхгофтың екінші заңының графикалық түрде бейнеленуі. Ол тұйық контур үшін салынады және есептеулердің дұрыстығын тексереді: диаграмманың басы мен соңының потенциалдары бір нүктенің потенциалдары сияқты сәйкес келуі керек. Диаграмма салына бастайтын нүктенің потенциалын нөлге тең деп алады. Ол үшін тік өсі бойынша тізбектің кедергілері салынады, ал көлденең өсі бойынша схемадағы нүктелердің потенциалдары салынады. Егер токтардың бағыттары айналу бағытпен сәйкес келсе, онда кедергілердегі кернеудің кемуі «плюс» таңбасымен ескеріледі және ЭҚК бағыты айналу бағытпен сәйкес келсе, ол да «плюс» таңбасымен алынады.

1.31, а суретіндегі схема үшін потенциалдық диаграмма келесідей салынады.

"а" нүктенің потенциалы нөлге тең болсын φ_a = 0, онда

φ_b = φ_a – I₁R₁; φ_с = φ_b + E₁; φ_d = φ_c – I₂R₂;

φ_e = φ_d – E₂; φ_f = φ_e – I₃R₃; φ_a = φ_f + E₃ = 0.

Әрі қарай нүктелердің анықталған потенциалдары бойынша потенциалдық диаграмманы саламыз (1.31, б сурет)

1.31, Б Сурет

1.6 Баламалы генератор әдісі (активті екіұштық, бос жүріс және қысқа тұйықталу)

Көп жағдайларды тек қана бір тармақтың тогын анықтау керек болады. Ол үшін белгісіз тармақты белгілеп, тізбектің қалған бөлігін 1.32 суретінде көрсетілгендей активті екі ұштық түрінде көрсетеді. ЭҚК немесе ток көздері болғандықтан, бұл екіұштық активті болады және оның қыспақтарына белгісіз тармақ қосылады.

1.32 Сурет

Белгісіз тармақ қосылған сызықты активті тізбекті, ЭҚК шамасы a және b ажыратылған қыспақтары арасындағы кернеуге тең баламалы қорек көзімен ауыстырса, ал ішкі кедергісі “a” және “b” ажыратылған қыспақтарының кіріс кедергісіне тең болса, онда белгісіз тармақтың тогы өзгермейді.

Бұны дәлелдеу үшін 1.33, а суретінде бейнеленген “ab” тармағына мәндері бірдей, бірақ қарама-қарсы бағытталған екі ЭҚК Е көзін енгіземіз. Әрине, бұл кезде “ab” тармағындағы ток өзгермейді. Алынған тізбекті беттесу принципіне сәйкес, 1.33, б, в суретінде орналасқан екі тізбектің қосындысы ретінде келтіруге болады. Онда тармақтағы белгісіз токты келесі формуламен есептеуге болады

. (1.34)

а) б) в)

1.33 Сурет

1.33, б суретіндегі I¹ тогы активті екіұштықтың барлық көздерімен ( ЭДС және/немесе тоқ көздері) және ЭҚК Е тудырылады; 1.33, в суретіндегі I¹¹ тогы тек қана ЭҚК көзімен тудырылады. 1.33, в суретінде бейнеленген “П” пассивті екіұштықта ток пен ЭҚК көздері жоқ, бірақ қорек көздердің ішкі кедергілері қалдырылған.

1.33, в суретіндегі схема үшін Ом заңы бойынша ЭҚК бар тізбек бөлігінің формуласы

. (1.35)

Е мәнін I¹ тогы нөлге тең болуы үшін таңдаймыз, “ab” тармағындағы ток бос жүріс режимінде (R= ∞) болмайды. Сондықтан, Е = U_abбж болғанда I¹ = 0 болады. U_abбж – бос жүріс режимінде “ab” қыспақтарындағы кернеу. Осы жағдайда (1.34) формуласынан I¹=I¹¹ шығады.

I¹¹ тогы 1.33, в, суретіндегі схемаға сәйкес мына формула бойынша есептеледі

, (1.36)

мұндағы R_вх – активті екіұштықтың “ab” қыспақтары бойынша кіріс кедергісі;

R – “ab” тармағының кедергісі.

(1.36) теңдеуіне 1.34, а суретінің баламалы схемасы сәйкес келеді, мұнда активті екіұштықтың орнына ЭҚК көзі E = U_abxx және кедергі R_вх бейнеленген.

а) б)